FUENTE REGULADA DE TENSIN DC CON BJT Y ZENNERQU ES UNA FUENTE?En electrnica, una fuente de alimentacin es un dispositivo que convierte la tensin alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prcticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrnico al que se conecta. Para lograr este proceso, la tensin que ingresa a la fuente pasa por una serie de fases, las cuales se explicarn con mayor detenimiento en el transcurso del informe.

TIPOS DE FUENTELas fuentes de alimentacin se clasifican en dos tipos: Fuentes de Alimentacin Lineales Fuentes de Alimentacin ConmutadasFuentes de alimentacin lineales: En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensin y proporciona aislamiento galvnico. El circuito que convierte la corriente alterna en continua se llama rectificador, despus suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulacin, o estabilizacin de la tensin a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensin. La salida puede ser simplemente un condensador.El esquema de una fuente de alimentacin lineal es el siguiente:Fuentes de alimentacin conmutadas: Una fuente conmutada es un dispositivo electrnico que transforma energa elctrica mediante transistores en conmutacin. Mientras que un regulador de tensin utiliza transistores polarizados en su regin activa de amplificacin, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutndolos activamente a altas frecuencias (20-100 Kilociclos tpicamente) entre corte (abiertos) y saturacin (cerrados). La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con ncleo de ferrita (Los ncleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (Con diodos rpidos) y filtrados (Inductores y capacitores) para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). La regulacin se obtiene con el conmutador, normalmente un circuito PWM (Pulse Wide Modulation) que cambia el ciclo de trabajo. Aqu las funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posicin es diferente. El segundo rectificador convierte la seal alterna pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede ser tambin un filtro de condensador o uno del tipo LC.Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador, conmutador, transformador, otro rectificador y salida.

Ventajas y desventajas Las fuentes lineales cuentan con una mejor regulacin, velocidad y mejores caractersticas EMC. Por otra parte las conmutadas poseen un menor tamao y peso del ncleo, mejor rendimiento, mayor eficiencia y por lo tanto menor calentamiento.

Las desventajas de las fuentes conmutadas comparndolas con fuentes lineales es que son ms complejas y generan ruido elctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos prximos a estas fuentes.

ETAPASETAPA DE TRANSFORMACIN

La tensin de entrada Vi que recibimos del suministro de red, generalmente esta entre 115 v o 230 v, lo que se busca en esta fase del proceso es reducir la tensin Vi a valores de entre 5 v o 12 v (tensin de salida: V0).

Esta parte del proceso se lleva a cabo con un transformador, el cual consta de dos enrollamientos sobre un mismo ncleo de hierro. Ambos enrollamientos: principal y secundario son independientes el uno del otro. La energa elctrica se transmite a travs del primario al secundario en forma de energa magntica a travs del ncleo. La corriente que circula por el enrollamiento primario genera una corriente magntica que circula por el ncleo, esta corriente magntica ser ms fuerte entre ms espiras tenga el enrollamiento. La corriente magntica que circula por el ncleo genera una tensin en el enrollamiento secundario que ser ms fuerte entre ms espiras posea este enrollamiento y ms fuerte sea la corriente magntica que circula por el ncleo.

La razn de transformacin (m) del voltaje entre el bobinado primario y el secundario depende de los nmeros de vueltas (espiras) que tenga cada uno.

Por ejemplo, si el nmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de tensin.As, obtenemos que para la tensin de salida V0:

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de l, se desprecian las prdidas por calor y otros), entonces:

Sabemos que, para calcular la potencia de un dispositivo:

Aplicando este concepto al transformador y como:

Entonces:

Podemos observar as que la nica manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve, la corriente se disminuya en la misma proporcin y viceversa. Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energa elctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeas intensidades, se disminuyen las prdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.

ETAPA DE RECTIFICACINLa tensin que sale del transformador sigue siendo alterna, esto quiere decir que la seal sigue presentando variaciones en su lnea de tiempo y su amplitud no es la misma (presenta picos positivos y negativos), para lograr que la tensin que sale del secundario sea continua necesitamos un elemento o circuito capaz de permitir solo el paso de los valores positivos de la seal, en respuesta a esto se usan diodos, estos dispositivos se conocen como los elementos rectificadores pues al usarlos la seal que entra por ellos adquiere una sola polaridad, lo cual nos indica que nuestra seal ahora es continua; sin embargo, no basta solo con rectificar la seal, se requieren de ms factores para lograr una estabilidad en la seal de salida continua.Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente si se encuentra polarizado correctamente, es decir, en polarizacin directa, esto es si el nodo se encuentra conectado al terminal positivo y el ctodo al terminal negativo. Visto de otra manera, es como un interruptor que se abre y se cierra segn la tensin entre sus terminales.

El circuito en cuestin va conectado a la salida del secundario del transformador.

La tensin de entrada Vi es alterna y sinusoidal, es decir, que presenta dos polaridades. Si conectamos un osciloscopio, la seal que veramos sera esta:

Al pasar la tensin de entrada por el circuito rectificador, obtendremos la salida de tensin V0, la cual ser una seal rectificada. Si conectamos un osciloscopio y dependiendo del tipo de circuito rectificador que usemos, la seal que veramos puede ser esta:

CIRCUITOS RECTIFICADORESPara hablar de estos circuitos y sus salidas, previamente tenemos que saber algunos conceptos de la onda, tales como valor medio, valor eficaz, valor pico o valor mximo de una seal sinusoidal de CA. Valor pico: es el valor instantneo mximo de la seal.

Valor Medio o Promedio: Se llamavalor mediode una tensin (o corriente) alternaa la media aritmticade todos los valores instantneos de tensin (o corriente), medidos en un cierto intervalo de tiempo.Este puede calcularse mediante la siguiente frmula:

Se sabe que para calcular el valor promedio del semiciclo positivo de una onda sinusoidal se requiere el uso de integrales:

Donde: : es la funcin que se va a integrar.

Valor eficaz: es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipacin de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa, es decir, se llamavalor eficazde una corriente alterna al valor que tendra una corriente continuaque produjera la misma potenciaque dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una misma resistencia. El valor de cc equivalente se llama valor rms o eficaz de la cantidad sinusoidal.

Rectificador de media onda:Es el circuito rectificador ms sencillo, utiliza tan solo un diodo a la salida del secundario del transformador.Cuando ingresa el ciclo positivo de la seal, la tensin en el nodo ser mayor a la del ctodo por lo tanto el dispositivo conducir; mientras que cuando el semiciclo negativo de la seal ingrese la tensin en el nodo ser menor a la del ctodo, provocando as que el dispositivo no conduzca y por lo tanto la tensin de salida V0 ser cero.

Segn lo que acabamos de decir la tensin Vo tendr esta forma:

De la definicin de valor eficaz, sabemos que:

Tenemos que:

Igualando ambas ecuaciones en (1), obtenemos:

Hallamos el valor eficaz para una rectificacin de media onda:

Consideramos que T= T/2.

Sabemos que:

Luego reemplazando w, en (*):

Rectificador de onda completa:El rectificador ms usado es el llamado rectificador en puente, su esquema es el siguiente:

Cuando Vi es positiva los diodos D2 y D3 conducen, siendo la salida Vo igual que la entrada Vi Cuando Vi es negativa los diodos D1 y D4 conducen, de tal forma que se invierte la tensin de entrada Vi haciendo que la salida vuelva a ser positiva. El resultado es el siguiente:

Hallamos el valor eficaz para una rectificacin de media onda:

Consideramos que T= T.

Sabemos que:

Luego reemplazando w, en (*):

Ventajas y desventajas Si bien ambos circuitos presentados son circuitos rectificadores, podemos observar que la salida del circuito rectificador no se asemeja tanto a la de una batera, esto es debido a que durante la mitad de cada ciclo la entrada se bloquea completamente desde la salida, perdiendo as la mitad de la tensin de alimentacin.